2019年高中物理第二章交变电流第一、二节认识交变电流交变电流的描述讲义（含解析）粤教版

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1、认识交变电流交变电流的描述1．交变电流的电压和电流随时间周期变化，正弦式交变电流的图像形状是正弦(余弦)曲线。2．线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生交变电流，其最大值与线圈的形状、转轴位置无关。3．当线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，电流改变方向，转到与中性面垂直时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大。一、交变电流1．恒定电流强弱和方向都不随时间改变的电流，简称直流。2．交变电流强弱和方向都随时间作周期性变化的电流，简称交流。3．特点电流方向发生周期性变化。若方

2、向不变，即使大小变化也是直流电。4．波形图电流或电压随时间变化的图像通常利用示波器来观察。日常生活和生产中所用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流。二、交变电流的产生1．产生交变电流是由交流发电机产生的，如图211所示，它的最基本结构是线圈和磁极。图2112．中性面(1)定义：线圈平面垂直磁感线的位置，各边都不切割磁感线。(2)特点：①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零。②线圈经过中性面时，线圈中的电流方向要发生改变，线圈转一周有两次经过中性面，所以

3、每转一周电流方向改变两次。三、交变电流的描述1．交变电流的函数描述(1)正弦式电流按正弦规律变化的交变电流。(2)正弦式电流的峰值、瞬时值(从中性面开始计时)峰值瞬时值电动势Em＝nBSωe＝Emsinωt电流Im＝i＝Im_sin__ωt电压Um＝ImRu＝Umsin_ωt2．交变电流的图像描述(1)物理意义描述交变电流的电动势e、电流i、电压u随时间t(或角度ωt)变化的规律。(2)正弦式交变电流的图像如图212所示图212(3)其他几种不同类型的交变电流图2131．自主思考——判一判(1)方向周期

4、性变化，大小不变的电流也是交变电流。(√)(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时，感应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位置。(×)(3)表达式为e＝Emsinωt的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e＝Emsin的交变电流也是正弦式交变电流。(√)(4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时值也越大。(×)(5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。(×)(6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，感应电动势的图像

5、、感应电流的图像形状是完全一致的。(√)2．合作探究——议一议(1)中性面是任意规定的吗？提示：不是。中性面是一个客观存在的平面，即与磁感线垂直的平面。(2)如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零，而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢？提示：根据法拉第电磁感应定律E＝n可知，感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接对应，而是与磁通量的变化率成正比。虽然线圈经过中性面时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零；虽然线圈平面与中性面垂直时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大。(

6、3)交流发电机输出的电流都可以表示为i＝Imsinωt吗？提示：不一定。如果线圈从中性面的垂面开始计时，则输出的电流表示为i＝Imcosωt。正弦交变电流的产生1．正弦交变电流的产生条件(1)匀强磁场。(2)线圈匀速转动。(3)线圈的转轴垂直于磁场方向。2．两个特殊位置的特点中性面中性面的垂面位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大感应电流零最大电流方向改变不变1．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时(　　)A．线圈平面与磁

7、感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值D．线圈中的感应电动势达到最大值解析：选B　通过中性面时，线圈平面与磁感线方向垂直，磁通量最大，选项A错误，B正确；此时通过线圈的磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，选项C、D错误。2．关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，以下说法中正确的是(　　)A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都

8、要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次解析：选C　线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰好发生变化。因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C正确。3．(多选)下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流(均匀速转动)